MEC1210 - Heures 5 à 8

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I) Introduction: définition et utilité de la thermodynamique
II) Notions de base et définitions
III) 1er principe de la thermodynamique (systèmes
fermés)
- La notion d’énergie
- Transfert de chaleur
- Travail
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er principe de la thermodynamique (expression générale)
- Bilan d’énergie appliqué à un système fermé
IV) Propriétés des corps purs, simples et compressibles
V) 1er principe de la thermodynamique (systèmes ouverts)
VI) 2ème principe de la thermodynamique
VII) Entropie
VIII) Cycles thermodynamiques communs
IX) Mélanges non réactifs
MEC1210 - Heures 5 à 8
heures 5, 6

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III) Premier principe de la thermodynamique
Considérons l’exemple:
Conservation de l’énergie (Physique 101):
(s’il n’y a pas de pertes)
Considérez maintenant qu’il y ait traînée, friction (pertes) et changement de
température de la bille. Il faudrait donc ajouter des termes dans cette équation,
notamment:
i) Énergie interne (température)
ii) Travail (friction, traînée)
iii) Transfert de chaleur
bille
masse m
V=0
.constEEE cinétiqueepotentielltotal
=
+
=
Mécanismes de changement d’énergie
système
g
G
z

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1) La notion d’énergie
a) Énergie macroscopique
Énergie que le système en entier possède par rapport à un système de référence
i) Énergie cinétique
Énergie due au mouvement dans le système de référence
ii) Énergie potentielle
Énergie due à la hauteur/position d’un système dans un champ de force
(gravitationnel, électrique, magnétique)
ex.: énergie potentielle gravitationnelle (la plupart des applications en thermo.)
2
2
1mvEc=
mgzEp=
2
2
1v
m
E
ec
c==
gz
m
E
ep
p==
m
x
v
G
g
G
y
z(ou champ électrique, magnétique,…)

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b) Énergie microscopique (interne)
Énergie reliée à la structure et l’activité moléculaire du système. Cette énergie, qu’on
appelle aussi l’énergie interne, est dénotée par U(et u=U/M).
i) Énergie sensible
Énergie cinétique due aux mouvements des molécules/atomes/particules
subatomiques (translation, rotation, vibration)
Uaugmente avec la température
ii) Énergie latente
Énergie associée aux forces liant les molécules dans une phase d’un système.
Cette énergie est dégagée ou absorbée lors d’un changement de phase.
Translation, rotation et vibration
moléculaire
Translation et spin
de l’électron
Spin du nucléus
Phase solide Phase liquide Phase gazeuse
Énergie fournie pour annuler les forces liant les molécules d’une
substance dans une structure caractérisant une phase
Énergie interne ↑

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iii) Énergie chimique
Énergie associée aux liaisons atomiques (partage d’électrons entre atomes) qui
est absorbée/dégagée lors du changement de liaisons (réactions chimiques).
iv) Énergie nucléaire
Énergie associée aux forces de liaison dans le noyau de l’atome.
c) Notes:
• Énergie totale d’un système est la somme des énergies potentielle, cinétique et
internes:
• Unité de l’énergie: [Joule] = [N*m] (même que pour travail)
• Pour la plupart des applications en thermodynamique, Une comprend que
l’énergie sensible et latente, que l’on regroupe sous le nom d’énergie thermique,
car elles sont associées au transfert de chaleur.
•Qualité de l’énergie: l’énergie macroscopique est ‘organisée’ car toute les
molécules vont dans la même direction (facile à y extraire du travail, donc haute
qualité). D’autre part, l’énergie cinétique microscopique (sensible) est
‘désorganisée’ (multidirectionnelle) (difficile à y extraire du travail, donc basse
qualité). (Ce concept sera vu dans la seconde moitié du cours).
•L’énergie est une propriété (alors fonction de l’état du système), qui peut être
changée par deux méthodes: travail et transfert de chaleur
UEEE pctot
+
+
=
Système
Etot ↑↓
travail
et/ou
transfert de chaleur